試論不同耦合方式和耦合強(qiáng)度對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響

任旭超

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

試論不同耦合方式和耦合強(qiáng)度對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響

任旭超

（江蘇省電力公司檢修分公司，211102）

隨著信息時(shí)代的完善，電力通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展地位日益提升，因此探討不同耦合方式和耦合強(qiáng)度對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響，對(duì)于了解電力網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實(shí)特性具有重要的實(shí)際價(jià)值。

耦合方式；耦合強(qiáng)度；電力通信網(wǎng)絡(luò)；影響

0　引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)也是相關(guān)部門的重點(diǎn)研究對(duì)象。本文主要在電力-通信耦合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效模型分析的基礎(chǔ)上探討不同耦合方式和強(qiáng)度與電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響情況，對(duì)提供電力通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和質(zhì)量具有較大的實(shí)際意義。

1　電力-通信耦合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效模型概述

電力網(wǎng)從其構(gòu)成角度分析可以將其抽象成由多個(gè)節(jié)點(diǎn)和邊組成的一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，電力網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組成包括節(jié)點(diǎn)電力廠、變電站和相關(guān)的負(fù)荷以及網(wǎng)絡(luò)邊電力線。與電力網(wǎng)絡(luò)組成類似，信息網(wǎng)也可以將SCADA系統(tǒng)、PMU以及調(diào)度中心視為網(wǎng)絡(luò)組成中的基本節(jié)點(diǎn)，將通信線視為網(wǎng)絡(luò)邊。由此對(duì)其進(jìn)行分析會(huì)更加有針對(duì)性和具體化。本文的研究重點(diǎn)在于耦合邊對(duì)電力網(wǎng)的影響，忽視信息采集與傳輸?shù)南嚓P(guān)環(huán)節(jié)。

與電力網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)相比，電力通信網(wǎng)絡(luò)邊更容易出現(xiàn)故障問題，其主要原因在于節(jié)點(diǎn)處常常會(huì)有專業(yè)的工作人員進(jìn)行監(jiān)控，且具備較為完善全面的監(jiān)視體系，從而減少了其發(fā)生事故的概率，與節(jié)點(diǎn)環(huán)境相反，網(wǎng)絡(luò)線一般會(huì)設(shè)置在一些偏僻的野外，受到地域和環(huán)境等特征的影響經(jīng)常演變?yōu)槿藶楣舻膶?duì)象，進(jìn)而出現(xiàn)各種連鎖的故障，給系統(tǒng)帶來巨大的損失。下面以網(wǎng)絡(luò)線連鎖故障為主體對(duì)模型中的基本內(nèi)容進(jìn)行分析：

1.1基于直流潮流的優(yōu)化模型

在電力-通信耦合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效模型中，基于直流潮流的優(yōu)化模式主要是為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，即在電力系統(tǒng)出現(xiàn)線路故障或者節(jié)點(diǎn)超載時(shí)在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)定的基礎(chǔ)上通過對(duì)發(fā)電機(jī)輸出的調(diào)整，將部分負(fù)荷切掉，從而完成對(duì)電力系統(tǒng)的維護(hù)。在優(yōu)化過程中需要涉及到一些數(shù)學(xué)模型的建立，包括經(jīng)濟(jì)成本最低表達(dá)、直流潮流方程、潮流平衡方程，并明確系統(tǒng)負(fù)荷的變化范圍、發(fā)電機(jī)出力約束條件以及輸電線路容量的變化范圍限定等，結(jié)合系統(tǒng)既定參數(shù)情況以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行一一界定和求解，從而保證優(yōu)化過程的有效性。

為了研究方便，本文作出如下假設(shè)：失效節(jié)點(diǎn)與調(diào)度中心的通路通信無關(guān)，失效節(jié)點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)電力節(jié)點(diǎn)信息到調(diào)度中心的傳輸，系統(tǒng)被認(rèn)為處于正常的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)下，即并沒有發(fā)現(xiàn)失效節(jié)點(diǎn)的存在。此外還要假設(shè)調(diào)度中心的系統(tǒng)優(yōu)化只能從系統(tǒng)局部信息處實(shí)現(xiàn)。在以上假設(shè)條件下，系統(tǒng)發(fā)生了連鎖故障與問題。

1.2　網(wǎng)絡(luò)間失效概率

網(wǎng)絡(luò)間的失效概率分析需要明確一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，即電力節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)之間的作用關(guān)系，即在電力節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)，在合理時(shí)間范圍內(nèi)不一定會(huì)影響到通信節(jié)點(diǎn)的效能，同理在通信節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)也不一定會(huì)對(duì)電力節(jié)點(diǎn)造成影響。因此，當(dāng)電力節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的任意一方出現(xiàn)失效問題時(shí)，在調(diào)度中心均無法感知到另一方的節(jié)點(diǎn)信息，也無法對(duì)其實(shí)施有效控制。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上引入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)失效概率認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)間的相互作用是十分必要和有效的，即當(dāng)存在電力節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，會(huì)以概率1-P0分析耦合通信節(jié)點(diǎn)的失效特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析影響因素P0的特征，從而可以將各種假設(shè)模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一分析。

1.3耦合方式和耦合強(qiáng)度

耦合方式主要包括一對(duì)一的耦合以及一對(duì)多的耦合，即在電力網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)電力節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)中的唯一節(jié)點(diǎn)或者是通信網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)中的唯一節(jié)點(diǎn)，由于這兩種耦合方式與實(shí)踐差別較大，因此本文主要采用增加耦合邊的方法形成一個(gè)多耦合的網(wǎng)絡(luò)，從而分析耦合強(qiáng)度對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響情況，具體分析內(nèi)容如下：

在一對(duì)一耦合方式的電力通信網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)有n個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且保證每一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均連接其對(duì)應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上在電力網(wǎng)絡(luò)中選擇m的節(jié)點(diǎn)，在通信網(wǎng)絡(luò)中選取w個(gè)節(jié)點(diǎn)，將二者的集合進(jìn)行一對(duì)一的隨機(jī)組合，從而可以增加出a條耦合邊，從而形成多電力通信耦合網(wǎng)絡(luò)。

1.4仿真流程

在上述過程的層層作用下和基于一些基本的假設(shè)條件，保證電力網(wǎng)與通信網(wǎng)均處于正常的工作狀態(tài)下，然后將調(diào)度中心的位置用度數(shù)較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行代替，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中隨機(jī)選擇通信邊實(shí)施斷開操作，探究其失效以后對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響情況，并對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行記錄和分析。

其次，隨機(jī)選擇電力網(wǎng)邊將其斷開，分析通信邊的失效概率，即分析具體的影響因素p0，鑒于電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響因素較多，因此在仿真過程中要重復(fù)進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，從而保證得到較為全面的影響因素指標(biāo)。絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

3　結(jié)論

綜上所述，在分析電力-通信耦合網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效模型的基礎(chǔ)上，通過仿真實(shí)驗(yàn)探討了耦合方式和強(qiáng)度對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響情況，并總結(jié)出了一定的影響規(guī)律。

2　耦合方式和耦合強(qiáng)度對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響

通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)，參考大量的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在一對(duì)一耦合方式下，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生積極影響的耦合方式為內(nèi)在自相似耦合方式，且高介數(shù)-高度數(shù)的效果最佳。在一對(duì)多耦合方式下，隨著耦合強(qiáng)度的增加，網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)的概率先上升后下降。在，某一耦合強(qiáng)度a下，網(wǎng)絡(luò)故障概率達(dá)到峰值。在一定的通信網(wǎng)失效比例范圍內(nèi)，適當(dāng)增大耦合強(qiáng)度可以改善電力通信網(wǎng)的質(zhì)量，抑制網(wǎng)

[1]董政呈,方彥軍,田猛.不同耦合方式和耦合強(qiáng)度對(duì)電力-通信耦合網(wǎng)絡(luò)的影響[J].高電壓技術(shù),2015,10:3464-3469.

[2]畢艷冰.面向智能電網(wǎng)的通信中間件的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].山東大學(xué),2013.

[3]李勝利.中壓電纜載波通信在配網(wǎng)中的應(yīng)用與研究[D].華北電力大學(xué)（北京）,2003.

[4]許堉坤.基于隨機(jī)理論的電力復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步控制研究[D].東北大學(xué),2014.

Effect of different coupling modes and coupling strength on power communication network

Ren Xuchao
（Jiangsu electric power company maintenance branch，211102）

With the development of information era, the development status of power communication network is increasing,so the effect of different coupling modes and the coupling strength of the power communication network,it has important practical value for understanding the characteristics of real power network.

coupling mode;coupling strength;electric power communication network;influence